DE1915490C3

DE1915490C3 - Consumption sleeve for electro-slag welding

Info

Publication number: DE1915490C3
Application number: DE19691915490
Authority: DE
Inventors: Masayasu Arikawa; Motomi Kano; Toshihiko Kamakura Watanabe
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1968-03-26
Filing date: 1969-03-26
Publication date: 1975-07-31
Also published as: SE335271B; DE1915490A1; DE1915490B2

Description

3030th

Die Erfindung betrifft eine Aufbrauchhülse für das Elektro-Schlacke-Schweißen mit einer rohrförmigen Stahlhülle und darauf in bestimmten Abständen angeordneten ringförmigen, festen Flußmittelummante-Iungen. The invention relates to a consumable sleeve for electro-slag welding with a tubular Steel shell and annular, solid flux sheaths arranged on it at certain intervals.

Beim elektrischen Schweißen mit Schlacke (nachfolgend Elektro-Schlacke-Schweißen genannt) wird in bekannter Weise eine sich beim Schweißen verbrauchende Hülse benutzt. Diese btsteht aus einer Stahlhülle, deren äußere Oberfläche mit einem Flußmittel ummantelt ist. Hierdurch wird zwischen der Hülsenspitze und den zu schweißenden Werkstücken ein Kurzschluß in der R^;lle zwischen den Werkstückrändern vermieden. Außerdem kann die verbrauchte +5 Schlackenmenge kompensiert werden. Der Schlackenverbrauch ist dadurch bedingt, daß die Schlacke während des Schweißens aus dein Schlackenbad in der Werkstückrille zu einer Fläche zwischen der Schweißraupenoberfläche und der wassergekühlten Kupferunterlageplatte transportiert wird und hier erstarrt. Da es bei dem Schweißverfahren erforderlich ist, daß die Flußmittelummantelung die gesamte Außenfläche der Stahlhülse umgibt, muß die Aufbrauchhülse der Schweißzone allmählich in einer Menge zugeführt werden, die proportional der während des Schweißens verbrauchten Schlackenmcnge ist. Die Dicke des die Hülse umgebenden Flußmittels ist in der Regel auf etwa 1 bis 2 mm begrenzt. Es ergeben sich deshalb folgende Schwierigkeiten:In the case of electrical welding with slag (hereinafter referred to as electro-slag welding), a sleeve that is consumed during welding is used in a known manner. This consists of a steel casing, the outer surface of which is coated with a flux. This creates a short circuit in the R between the sleeve tip and the workpieces to be welded ^; lle avoided between the workpiece edges. In addition, the +5 amount of slag consumed can be compensated. The slag consumption is due to the fact that the slag is transported during welding from the slag bath in the workpiece groove to an area between the weld bead surface and the water-cooled copper backing plate and solidifies here. Since the welding process requires the flux jacket to encompass the entire outer surface of the steel sleeve, the consumable sleeve must be gradually fed to the welding zone in an amount proportional to the amount of slag consumed during welding. The thickness of the flux surrounding the sleeve is usually limited to about 1 to 2 mm. The following difficulties therefore arise:

1. Da die Flußmittelummantelung auf der Außenfläche der Stahlhülse nur dünn ist (1 bis 2 mm), ist eine elektrische Isolierung zwischen der Hülse und den zu schweißenden Werkstücken äußerst schwierig bzw. in den meisten Fällen nicht ausreichend. Hieraus folgt, daß zwischen der Hülsenspitze und einer oder beiden Seiten derjenigen Rille, die von den gegenüberliegender Werkstückrändern gebildet wird, zwangläufij ein Lichtbogen erzeugt wird.1. Since the flux coating on the outer surface of the steel sleeve is only thin (1 to 2 mm), there is electrical insulation between the sleeve and the workpieces to be welded extremely difficult or in most cases insufficient. It follows that between the Sleeve tip and one or both sides of the groove from the opposite Workpiece edges is formed, inevitably an arc is generated.

2. Da die Außenfläche der Hülse vollständig ν01 " dem Flußmittel überdeck! und gegenüber de Luft isoliert ist, wird die Widerstandswärme de durch die Hülse fließenden Stromes nicht verteilt Die Temperatur der Hülse steigt dcshaib stark an was eine Reduzierung der Hülsenfestigkeit zui Folge hat. Während des Schweißens neigt deshalt die Hülse zum Biegen, und es ist nicht möglich einen vorgewählten, gewünschten Abstand zwi sehen der Hülsenspitze und einer Seite oder beider Seiten der Werkstückrille einzuhalten. Da dit Flußmittelummantelung, welche die Außenfläche der Hülse umgibt, teilweise oder vollständig schmelzen kann, ist ein weilerer Grund dafür ge geben, daß eine elektrische Isolierung zwischen Rille und Werkstück in ausreichendem Maß nichi möglich ist und sich deswegen zwischen Hüke und Werkstück ein Lichtbogen bildet.2. Since the outer surface of the sleeve is completely covered by the flux and insulated from the air, the resistance heat of the current flowing through the sleeve is not distributed As a result of welding, the sleeve tends to bend and it is not possible to maintain a preselected, desired distance between the sleeve tip and one or both sides of the workpiece groove. There is one reason why there is sufficient electrical insulation between the groove and the workpiece and that an arc is formed between the groove and the workpiece.

3. Die Suhlhülse dehnt sich schnell aus, wenn ihre Temperatur auf Grund der Widerstandswärme des durch die Hülse fließenden Stromes steigt. Die Dehnung des Flußmittels ist jedoch nicht so hoch. weshalb Risse im Flußmittel entstehen. Wenn die Hülse Schwingungen und/oder Stoßen unterworfen ist, kann sich die Flußmittelummantelung leicht ablösen, und die Hülse kann nicht an der gewünschten Stelle in bezug auf die Werkstückrille gehalten werden, so daß ein Lichtbogen überschlägt. 3. The Suhl sleeve expands quickly when your Temperature increases due to the resistance heat of the current flowing through the sleeve. the However, elongation of the flux is not that high. which is why cracks appear in the flux. If the If the sleeve is subject to vibrations and / or impacts, the flux coating can become damaged easily peel off, and the sleeve may not be in the desired location with respect to the workpiece groove be held so that an arc flashes.

4. Durch das Überschlagen eir.es Lichtbogens zwischen der Hülsenspitze und den Werkstücken wird die Stickstoffmenge in dem niedergeschlagenen Schweißmetall erhöht, was eine Reduzierung der Schlagfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit des Schweißmetalls zur Folge hat.4. By the flashover of an electric arc between the sleeve tip and the work pieces, the amount of nitrogen is deposited in the Weld metal increases, resulting in a reduction in impact strength and notched impact strength of the weld metal.

Auf Grund der genannten Nachteile weisen die derart gebildeten Schweißnähte <;ine unregelmäßige Breite und/oder unzureichende Schweißtiefe auf. Außerdem sind die Schweißnähte uneben und unregelmäßig. Auch die Kerbschlagzähigkeit und Schlagfestigkeit liegen sehr niedrig.Because of the disadvantages mentioned, the weld seams formed in this way have <; ine irregular width and / or insufficient welding depth. In addition, the welds are uneven and irregular. Also the notched impact strength and impact strength are very low.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist schon eine Aufbrauchhülse der eingangs genannten Art bekannt (USA.-Patentschrift 3 325 619), bei der auf einer rohrförmigen Stahlhülle ringförmige feste Flußmittelummantelungen in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind. Diese ringförmigen Flußmittelummantelungen sind als Keramikringe ausgebildet, die lose auf die Stahlhülle geschoben und lediglich dadurch gegenüber einem Verschieben gesichert sind, daß sie sich unterseitig an Schwerpunkten, die an der Stahlhülle in entsprechenden Abständen angebracht sind, abstützen Durch diese Maßnahme ist jedoch lediglich beabsichtigt, die Spitze der Hülse ständig in einem derartigen Zustand zu halten, daß die Hülse die sie umgebenden Kupferplatten nicht berührt. Hierdurch läßt sich jedoch nicht in jedem Fall die Erzeugung eines Lichtbogens vermeiden, da nicht angegeben ist, wie die Abstände, die Dicke und die Länge der Flußmittelummantelungen beschaffen sein sollen.To avoid these disadvantages, a consumable sleeve of the type mentioned is already known (U.S. Patent 3,325,619), in which on a tubular Steel shell ring-shaped solid flux sheaths spaced apart from one another are arranged. These annular flux coatings are designed as ceramic rings, the are pushed loosely onto the steel shell and are merely secured against shifting in this way, that they are on the underside at focal points, which at the Steel shell are attached at appropriate intervals, but this measure is supported only intended to keep the tip of the sleeve at all times in such a state that the sleeve does the it does not touch the copper plates surrounding it. In this way, however, the generation cannot be achieved in every case avoid an electric arc as it is not specified how the spacing, thickness and length of the Flux coatings should be designed.

Außerdem ist bei der vorbekannten Aufbrauchhülse auf Grund der Gestalt der vorgesehenen Keramikringe der Nachteil gegeben, daß sich das pulverförmige Flußmittel, das zusätzlich zueeführt wird in nmr.In addition, due to the shape of the ceramic rings provided, the previously known use-up sleeve given the disadvantage that the powdered flux, which is also supplied in nmr.

hier Weise auf den Keramikringen ablagern Γ"« Schließlich ist auch die Gefahr gegeben, daß der •is mit der Schlacke in Berührung kommende J⁶**' Keramikring schlagartig an seiner eben ausgeübten Unterseite wegschmilzt, so daß die Schlacken-Üinee plötzlich und schnell vermehrt wird.Here manner to the ceramic rings deposited Γ "" Finally, the risk given that the • is coming with the slag into contact J ⁶ ** 'ceramic ring melts away suddenly at his newly exerted bottom so that the slag Üinee suddenly and rapidly increasing will.

Auseehend hiervon, liegt der Erfindung die AufgabeIn view of this, the object of the invention is to be found

unde die genannten Nachteile zu beseitigen undunde to eliminate the disadvantages mentioned and

??Aufbrauchhülse der eingangs erwähnten Art derartConsumption sleeve of the type mentioned at the beginning of this type

,Lueestalten, daß auf Grund der Ausbildung und, Lueestalten that on the basis of training and

α ordnung der ringförmigen Flußmittelumnwntelun-α order of the ring-shaped flux circumferential

die Erzeugun? eines Lichtbogens mit Sicherheitthe produce? of an arc with certainty

^"hindert wird, ein allmähliches Schmelzen der ring-^ "prevents a gradual melting of the ring-

fffflieen Flußmittelummantelungen erzielbar sowiefffflieen flux coatings achievable as well

λι durch die Schlackenzufuhr steuerbar ist und daß λ ι can be controlled by the slag supply and that

°T_üeßHch das zusätzlich zugegebene Flußmittel sich° _{Do not use} the additionally added flux

nicht auf den ringförmigen Flußmittelummantelungennot on the annular flux jackets

Die MerKmaie der zur Lösung dieser Aufgabe gecrhaffenen Aufbrauchhülse ergeben sich aus Patentanspruch 1, vorteilhafte Weiterbildungen aus den Patentansprüchen 2 und 3.The merKmaie of those created to solve this problem Consumption sleeve result from claim 1, advantageous developments from the Claims 2 and 3.

Auf Grund der Aufbrauchhülse gemäß der Erfin-Hune ergeben sich Vorteile dahingehend, daß die Menee der auf der rohrförmigen Stahlhülse in besonderer Weise vorgesehenen ringförmigen Flußmittelummantelungen gerade so groß ist, so daß sie zur BiI-rfune einer ausreichenden Schlackenmenge genügt, daß weiterhin eine gute elektrische Isolierung gegenüber j Werkstücken erreicht wird und daß die Flußmittelummantelungen fest mit der StahlhüHe verbunden sind, so daß sie nicht zum Loslösen und Brechen neigen, sondern beim Schweißen allmählich schmelzen. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Schlackenmenge nicht plötzlich auf eine unerwünscht große Menge ansteigt Außerdem ist von Vorteil, daß das pulverförmige Flußmittel, das gesondert von einer über der Schweißzone liegenden Stelle zugeführt wird, sich nicht auf den Flußmittelummantelungen ablagern kann, da diese einander entgegengesetzt geneigte EndflächenDue to the use-up tube according to the Erfin-Hune there are advantages in that the menee on the tubular steel sleeve in particular Way provided annular flux jackets is just large enough so that they can be used for bi-rfune a sufficient amount of slag is sufficient that there is still good electrical insulation j work pieces is reached and that the flux coatings are firmly connected to the steel shell so that they do not tend to loosen and break, but gradually melt during welding. This ensures that the amount of slag does not suddenly increase to an undesirably large amount. In addition, it is advantageous that the powdery Flux, which is supplied separately from a point above the welding zone, does not can deposit on the flux coatings, since these oppositely inclined end faces

^aUDie Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in ^aU The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in

pe 1 a in Seitenansicht einen Teil einer Ausführung >rm der erfindungsgemäßen Aufbnmchhülsepe 1 a in side view of part of an embodiment > rm of the receptacle according to the invention

F i g 1 b eine weitere Ausführungsform hiervon;FIG. 1 b shows a further embodiment thereof;

F ι g 2 im Diagramm die Beziehung zwischen der Dicke der Flußmittelummantelung und den Schweißspannungen beim Elektro-Schlacke-Schweißen;FIG. 2 shows the relationship between the thickness of the flux coating and the welding stresses in the diagram in electro-slag welding;

Fig 3 eine Ansicht der Lage der Endspitze der Hülse gemäß F i g. la in bezug auf eine Rille, die von gegenüberliegenden Rändern der zu schweißenden Werkstücke gebildet wird;3 shows a view of the position of the end tip of the sleeve according to FIG. la with respect to a groove made by opposite edges of the workpieces to be welded is formed;

Fig 4 im Diagramm die Beziehung zwischen der Dicke der Flußmittelummantelung und der Länge der nicht ummantelten Abschnitte der Hülse sowie4 in the diagram the relationship between the The thickness of the flux coating and the length of the uncoated portions of the sleeve as well

F i β 5 im Diagramm die Beziehung zwischen der Hülsentemperatur und der Länge der Flußmittelum-F i β 5 in the diagram the relationship between the sleeve temperature and the length of the flux

""Biue^Ausführungsform gemäß F i g. la weist die Aufbrauchhülse eine rohrförmige Stahlhülle 1 sowie mehrere im Abstand voneinander angeordnete feste Flußmittelummantelungen 2 auf, die auf der Außenfläche der StahlhüHe 1 angeordnet sind. Die rohrförmige StahlhüHe 1 ist aus einem Rohr aus Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl durch Abschneiden hereestellt und enthält in ihrem Inneren einen nicht dargestellten, sich beim Schweißen verbrauchenden Schweißdraht, der beim Schweißen der Schweißzone zugeführt wird."" Biue ^ embodiment according to FIG. la knows the Consumption sleeve a tubular steel shell 1 and several fixed spaced apart Flux coatings 2, which are arranged on the outer surface of the steel shell 1. The tubular Steel shell 1 is made of a pipe made of carbon steel or alloy steel by cutting and contains in its interior a welding wire, not shown, which is consumed during welding and which is fed to the welding zone during welding will.

Die Flußmittelummantelungen 2 sind mit der Außenfläche der Stahlhülle 1 mittels eines klebrigen Bindemittels fest verbunden, das in die Zusammensetzung des FluPmiuels eingemischt ist. Jede Flußmittelummantelung 2 ist ringförmig ausgebildet und besitzt eine Länge von höchstens 200 mm sowie eine Dicke von ίο wenigstens 2,6 mm. Die einander gegenüberhegenden, entgegengesetzt geneigten oberen und unteren Endflächen 3,4 jeder Flußmittelummantelung 2 sind kegelstumpfförroig ausgebildet. Die FlußmittelummaDtelungen 2 sind in Längsrichtung der StahlhüHe 1 in Abständen von höchstens 100 mm angeordnet.The flux jackets 2 are attached to the outer surface of the steel shell 1 by means of a tacky binder firmly connected, which is mixed into the composition of the fluid. Any flux coating 2 is ring-shaped and has a length of at most 200 mm and a thickness of ίο at least 2.6 mm. The opposing, oppositely inclined upper and lower end surfaces 3, 4 of each flux coating 2 are frustoconical educated. The flux envelopes 2 are in the longitudinal direction of the steel shell 1 at intervals arranged by a maximum of 100 mm.

Die chemische Zusammensetzung der Flußmitteiummantelungen 2 ist beliebig, vorausgesetzt, daß sicn beim Schmelzen Schlacke bildet. Bevorzugt werden folgende bekannte schlackenbildende Mittel benutzt: «ο Al₂O₃, SiO₂, MnO₂, TiO₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄, CaF₂ZrO₂, CaCO₃, BaCO₃, BaO und MgCO₃. FaUs die Schweißgeschwindigkeit erhöht werden soll, kann zu den genannten schlackenbildenden Stoffen, die jeweils einzeln oder auch zusammen die Ummantelung bilden können. _a5 Eisenpulver und/oder Legierungspulver zugegeben werden. Hierdurch wird eine elektrische Isolierung erzeugt, wenn die Oberfläche in dünner Sch.cht oxydiertThe chemical composition of the flux sheaths 2 is arbitrary, provided that they form slag during melting. The following known slag-forming agents are preferably used: ο Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , MnO ₂ , TiO ₂ , Fe ₂ O ₃ , Fe ₃ O ₄ , CaF ₂ ZrO ₂ , CaCO ₃ , BaCO ₃ , BaO and MgCO ₃ . If the welding speed is to be increased, the slag-forming substances mentioned, which can form the sheathing individually or together, can be added. _a5 iron powder and / or alloy powder are added. This creates electrical insulation when the thin layer of the surface oxidizes

WlTtJWlTtJ

Wenn eine Zusammensetzung aus den genannten schlackenbildenden Stoffen mit oder ohne einem d.e Schweißgeschwindigkeit erhöhenden Mittel in geeigneter Menge in Wasserglas (Kieselsäuresalz) eingegeben und in klebrigem Zustand auf die Außenflache der StahlhüHe i aufgebracht wird, erhalt man durch Ausscheiden der Ummantelung an bestimmten stellen die beschriebenen Flußmittelummantelungen 2. Uas klebrige Material (z. B. Wasserglas) der Flußmittel· zusammensetzung d.ent nicht nur zur Bindung der einzelnen Teilchen der schlackenb.ldenden Stoff«ϊ, son-40 dem außerdem zur festen Verbindung der Hußm tte ummantelungen 2 mit der Außenflache der Stahlhelm das Elekiro-Schlacke-Schweißen mittels einer derartigen Hülse durchgeführt wird, schmilzt d.e Mahl-45 hülle 1 am unteren Ende, wobei ein bestimmter Abstand oder eine elektrische Isolierung gegenüber den gegenüberliegenden Werkstück rändern aufrechterhalfen wird, wie aus F i g. 3 ersichtlich. Beim Schmelzen der StahlhüHe 1 schmelzen auch die Flußmittelum-5o mantelungen 2 und bilden hierbei Schlacke, die einen »SchlackenpooU zusammen mit derjenigen Sch tacke ergibt die vom Schmelzen des zusätzlichen pulyerförmigen Flußmittels herrührt, das getrennt vor, einer oberhalb der Schweißzone liegenden Stelle zugeführtIf a composition of the mentioned slag-forming substances with or without a d.e Welding speed increasing agent in a suitable amount in water glass (silica salt) added and in a sticky state on the outer surface the steel shell i is applied, is obtained by depositing the coating at certain points the flux coatings described 2. Uas sticky material (e.g. water glass) of the flux · Composition d.ent not only to bind the individual particles of the slag-forming substance «ϊ, son-40 that also for the firm connection of the hats 2 with the outer surface of the steel helmet the Elekiro slag welding by means of a Such a sleeve is carried out, the grinding 45 shell 1 melts at the lower end, with a certain distance or electrical insulation from the opposite workpiece edges is maintained, as shown in FIG. 3 can be seen. When melting The steel shell 1 also melts the flux around 50 claddings 2 and form this slag, the one »Slag pooU together with that staple results in the melting of the additional powdery one Flux originates, which is separately fed to a point above the welding zone

^{55 W1}Beim Elektro-Schlacke-Schweißen wird im allgemeinen mit einer Schweißspannung von 30 bis 50 V gearbeitet. Die Beziehung zwischen der Dicke der Flußmittelummantelungen 2 und der Schwe.ßspannung ^{55 W1} In electro-slag welding, a welding voltage of 30 to 50 V is generally used. The relationship between the thickness of the flux coatings 2 and the welding stress

6o (Bereich von 30 bis 50 V) ist in F . g. 2 dargestellt Bei bestimmten Werten ist eine ausgezeichnete dek "sehe Isoüerung zwischen der Hülse und den Werkstucken gewährleistet, so daß ein stabilisiertes Schweißen sichergestellt ist. In F i g. 2 ist durch Kreise der Bere ch6o (range from 30 to 50 V) is in F. G. 2 shown at certain values is an excellent dek "see Insulation between the sleeve and the work pieces guaranteed, so that a stabilized welding is ensured. In Fig. 2 is the area by circles

6, stabilisierten Schweißens angezeigt, wahrend die Drei-⁵ edce e nen Bereich angeben, in dem ein Schweißen zwar noch möglich ist, gleichwohl der Lichtbogen manchmalirTdS Schlacke schlägt (beim Elektro-Schlacke-6, stabilized welding is indicated, while the three- ^{edged 5} indicate an area in which welding is still possible, although the arc sometimes strikes slag (in the case of electro-slag-

Schweißen wird jedoch kein Lichtbogen geschlagen, telungen 2 mehr als 2,6 mm und die Länge / der nicht sondern der elektrische Widerstand der Schlacke be- ummantelten Abschnitte weniger als 100 mm beträgt, nutzt). Mit Kreuzen ist der Bereich gekennzeichnet, in Wenn die Länge L der Ummantelungen 2 sehr großWelding does not strike an arc, however, telungen 2 is more than 2.6 mm and the length / which is not used but the electrical resistance of the slag-coated sections is less than 100 mm). The area is marked with crosses in When the length L of the sheaths 2 is very large

dem ein Schweißen nicht durchgeführt werden kann. ist, steigt die Temperatur der Ummantelungen 2 auf Aus F i g. 2 ist somit zu entnehmen, daß mittels Fluß- 5 einen hohen Wert an, was im Grenzfall dazu führen mittelummantelungen mit einer Dicke von wenigstens kann, daß die Anordnung der nicht ummantelten Ab-2,6 mm zufriedenstellende Schweißergebnisse erzielt schnitte bedeutungslos wird und sich eine Reihe von werden. Nachteilen auf Grund der Wärmebiegung der Hülsewhich welding cannot be carried out. is, the temperature of the sheaths 2 rises From Fig. 2 it can therefore be seen that by means of flux 5 a high value, which in borderline cases can lead to it middle sheaths with a thickness of at least, that the arrangement of the uncoated Ab-2,6 mm of satisfactory welding results achieved becomes meaningless and a number of cuts will. Disadvantages due to the thermal bending of the sleeve

Beim Elektro-Schlacke-Schweißen mit längs der ge- ergibt. Außerdem erweichen die Flußmittelummantesamten Außenfläche der Stahlhüllen ummantelten io Iungen 2. Gleichwohl ist noch eine gewisse Abhängig-Hülsen ist bei fortschreitendem Schweißen das Schlak- keit von der Dicke t der Flußmittelummantelungen 2 kenbad zu tief, und zwar selbst dann, wenn Flußmittel- gegeben, d.h. bei einer Dicke von mehr als 2,6 mm ummantelungen mit einer Dicke von 2,6 mm und mehr zeigt sich ein stärkerer Einfluß der Dicke. Die obere benutzt werden, da das Flußmittel der Schweißzone Grenze der Länge/ der Flußmittelummantelungen 2 schnell in einer Menge zugeführt wird, die größer ist 15 muß deshalb genau festgelegt werden. In Fig. 5 ist als die Menge, die zum Ausgleich der beim Schweißen die Beziehung zwischen der Länge / der Flußmittelverbrauchten Schlacke erforderlich ist. Aus alledem ummantelungen 2 und dem Anstieg der Temperatur resultiert eine unzureichende Durchdringtiefe der der Hülse dargestellt. Um eine Hüllentemperatur von Schweißnaht. 600⁰C oder mehr zu vermeiden, muß die Länge / derIn the case of electro-slag welding with along the results. Moreover soften the Flußmittelummantesamten outer surface of the steel case coated io boy 2. Nevertheless, even some Dependents sleeves progresses welding ness the slag of the thickness t of Flußmittelummantelungen 2 kenbad too low, even when given fluxing agents, ie with a thickness of more than 2.6 mm, coatings with a thickness of 2.6 mm and more show a greater influence of the thickness. The above can be used because the flux of the welding zone boundary of the length / of the flux sheaths 2 is quickly supplied in an amount which is greater 15 must therefore be precisely determined. In Fig. 5, the amount required to compensate for the slag consumed in welding is the length / flux consumed relationship. From all of this sheaths 2 and the rise in temperature results in an insufficient penetration depth of the sleeve shown. To a shell temperature of the weld seam. To avoid 600 ⁰ C or more, the length / the

Im Gegensatz hierzu sind bei der erfindungsgemäßen ao festen Flußmittel ummantelungen 2 auf einen Wert von Hülse die Flußmittelummantelungen in Längsrichtung maximal 200 mm begrenzt werden,
der Stahlhülle in bestimmten Abständen voneinander Die aus F i g. 5 ersichtlichen Werte wurden beimIn contrast to this, in the case of the solid flux coatings 2 according to the invention, the flux coatings are limited to a maximum length of 200 mm in the longitudinal direction,
of the steel shell at certain distances from one another. 5 apparent values were used in

vorgesehen, so daß selbst bei relativ großen Wand- Elektro-Schlacke-Schweißen mit Hülsen erzielt, bei stärken, die eine ausgezeichnete Isolierung ergeben, denen die Stahlhüllen einen Außendurchmesser von eine zu starke Schlackenzufuhr vermieden wird. Hier- »5 10 mm und einen Innendurchmesser von 3 mm bedurch kann auch die Widerstandswärme des durch die saßen, während die Ummantelungen eine Dicke / von Hülse fließenden Stromes von den nicht ummantelten 2,6 bis 2,9 mm aufwiesen. Die Abstände / der Fluß-Hülsenteilen ohne weiteres an die Umgebung abge- mittelummantelungen 2 betrugen hierbei 50 mm, und geben werden, weshalb die Festigkeit der Hülse nicht es wurde ein Schweißstrom von 400 bis 500 A benutzt, reduziert und zwischen dem Hülsenende und den Werk- 30 Da das untere Ende 4 der einzelnen Flußmittelstücken ein Kurzschluß vermieden wird, der ansonsten ummantelungen 2 kegelstumpfförmig ausgebildet ist bei den bekannten Anordnungen auf Grund der (s. F i g. 1 a), schmilzt es bei fortschreitendem Schwei-Wärmebiegung der Hülse auftritt. Die thermische Ben zunächst im Bereich des kleinsten Durchmessers Dehnung der Hülse ist sehr gering, und es besteh» nicht und sodann erst im Bereich des größten Durchmessers. die Gefahr einer Rißbildung oder eines Ablösens der 35 Eine rasche Schlackentemperaturabsenkung, die sonst festen Flußmittelummantelungen. auf Grur.d einer plötzlichen Schmelzung von Schlackeprovided so that achieved even with relatively large wall electro-slag welding with sleeves, at strengths that give excellent insulation, the steel shells of which have an outer diameter of an excessive slag supply is avoided. Here- »5 10 mm and an inner diameter of 3 mm can also resist the heat of the sat through while the sheaths have a thickness / of Sleeve flowing current from the uncovered 2.6 to 2.9 mm. The gaps / flow sleeve parts The sheaths 2, which were easily cut off from the surroundings, were 50 mm, and will give, which is why the strength of the sleeve is not a welding current of 400 to 500 A was used, reduced and between the end of the sleeve and the work 30 Because the lower end 4 of the individual flux pieces a short circuit is avoided, the sheaths 2 is otherwise frustoconical in the known arrangements based on (see Fig. 1 a), it melts as the weld-heat bending progresses the sleeve occurs. The thermal ben first in the area of the smallest diameter Elongation of the sleeve is very small and does not exist, and then only in the area of the largest diameter. the risk of cracking or detachment of the 35 A rapid drop in the slag temperature, which would otherwise solid flux coatings. due to a sudden melting of slag

Bei der Hülse soll der Abstand zwischen den Um- auftritt, kann somit vermieden werden. Hierdurch mantelungen 2 und den einander gegenüberliegenden wird eine ausgezeichnete und gleichmäßige Schweiß-Seiten der Werkstücke im Bereich der Schweißrille durchdringung erzielt. In ähnlicher Weise ist auch das einen bestimmten Wert besitzen, damit ein Über- 40 obere Ende 3 der einzelnen Ummantelungen 2 (s. F i g. 1 schlagen eines Lichtbogens zwischen der Hülse und den und 3) kegelstumpfförmig ausgebildet. Wenn zusätz-Werkstücken vermieden wird. Dies kann durch eine liches, pulvriges Flußmittel gesondert von einer Stelle bestimmte Beziehung zwischen der Dicke t der Um- oberhalb der Schweißzone während des Schweißens mantelungen 2 und der Länge / der nicht ummantelten zugeführt wird, kann es über die kegelstumpfförmigen Abschnitte der Stahlhülle 1 gewährleistet werden. Wenn 45 Enden 3, 4 nach unten gleiten. Es wird somit vermiedie Bogen der relativ kürzeren Ummantelungen 2 einen den. daß sich das pulverförmige Flußmittel auf den ausreichenden Abstand von den Werkstücken haben Ummantelungen 2 bzw. deren oberen Enden 3 ab- und die relativ längeren nicht ummantelten Abschnitte lagert. Selbst wenn ein Teil des pulverformigen Flußjeweils unterhalb der jeweils benachbarten Flußmittel- mittels sich auf den oberen Enden 3 ablagern sollte ummantelungen 2 liegen (s. F i g. 3) können die nicht 50 wird der Schweißvorgang nicht beeinträchtigt, da ei ummantelten Abschnitte m einem solchen Abstand sich bei den abgelagerten Mengen um vernachlässigbai von den gegenüberliegenden Rändern der Werkstücke kleine Mengen handelt. Es kann daher die Tiefe de gehalten werden, daß ein unerwünschtes Oberschlagen Schlackenbades sehr einfach und schnell auf den ge eines Lichtbogens vermieden wird, wenn die Hülse in wünschten Wert gebracht werden,
schräger Lage in die Werkstückrille eingebracht wird. 55 Der Neigungswinkel der oberen und unteren Enden: F i g. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke t der und 4 der Flußmittelummantelungen 2 ist derart ge festes Flußmittelummantelungen 2 und der Länge / wählt, daß sich das zusätzliche, pulverförmige Fluß der nicht ummantelten Abschnitte. Diese Beziehung mittel nicht ablagern kann.In the case of the sleeve, the distance between the occurrences can thus be avoided. As a result, cladding 2 and the opposing sides, an excellent and uniform welding side of the workpieces in the area of the welding groove penetration is achieved. Similarly, this is also of a certain value so that an over 40 upper end 3 of the individual casings 2 (see FIG. 1 striking an arc between the sleeve and the and 3) is frustoconical. If additional work pieces are avoided. This can be achieved by a Liches, powdery flux separately from a point certain relationship between the thickness t of the sheaths 2 above the welding zone during welding and the length / which is not sheathed, it can be ensured via the frustoconical sections of the steel shell 1 . When 45 ends 3, 4 slide down. The arches of the relatively shorter sheaths 2 are thus avoided. that the powdery flux is at a sufficient distance from the workpieces have sheaths 2 or their upper ends 3 off and the relatively longer uncoated sections are stored. Even if part of the powdery flux is deposited on the upper ends 3 below the respective adjacent flux, sheaths 2 (see FIG such a distance is negligibly small amounts in the deposited amounts from the opposite edges of the workpieces. The depth can therefore be kept de so that undesired slag bath overturning is avoided very easily and quickly on the ge of an electric arc if the sleeve is brought to the desired value,
inclined position is introduced into the workpiece groove. 55 The angle of inclination of the upper and lower ends: F i g. 4 shows the relationship between the thickness t of and 4 of the flux sheaths 2 is such solid flux sheaths 2 and the length / is selected that the additional, powdery flow of the uncoated sections. This relationship cannot deposit medium.

beeinflußt die Schweißnähte beim Oektro-Schlacke- Die Hülse wird sehr einfach dadurch hergestellt, dalaffects the weld seams in Oektro-Schlacke- The sleeve is made very simply by dal

Schweißen, wenn eine Hülse benutM wird, die Stahl- 60 ein klebriges Flußmittel, welches die eingangs genann hüllen 1 mit einem Außendurchmesser von 6 bis ten Bestandteile und Wasserglas aufweist, auf die ge 12 mm und einem Innendurchmesser von 3 bis 4 mm samte Außenfläche der rohrförmigen Stahlhülle 1 ii sowie Ummantelungen 2 mit Wandstärken von 2 bis beliebiger Weise aufgebracht und anschließend an ge 12 mm besitzt. A bezeichnet einen Bereich stabilisierten eigneten Stellen abgeschnitten wird, wodurch sich di< Schweißens, B einen weniger geeigneten Bereich und C 65 im Abstand voneinander angeordneten festen Fluß einen Bereich instabilen Schweißens. Wie F i g. 4 zu mittelummantelungen 2 ergeben,
entnehmen, kann eine stabile Schweißung durchge- Nachstehend wird ein Hersiellungsbeispiel — wofüWelding, if a sleeve is used, the steel 60 a sticky flux, which has the aforementioned cover 1 with an outer diameter of 6 to th components and water glass, on the entire outer surface of the 12 mm and an inner diameter of 3 to 4 mm tubular steel shell 1 ii and sheaths 2 with wall thicknesses from 2 to any way applied and then has 12 mm ge. A denotes an area of stabilized suitable locations being cut off, resulting in di <welding, B a less suitable area, and C 65 spaced solid flux an area of unstable welding. Like F i g. 4 result in middle sheathing 2,
a stable weld can be seen below

führt werden, wenn die Dicke I die Flußmittelumman- Schutz jedoch nicht beansprucht wird — beschriebenleads, if the thickness I the Flußmittelumman- protection is not claimed - described

Für die festen Flußmittelummantelungen 2 wird eine Mischung folgender Zusammensetzung, benutzt:A mixture of the following composition is used for the solid flux coatings 2:

SiO₂ 38,6%SiO ₂ 38.6%

CaO 18,63%CaO 18.63%

Al₂O₃ 1,73%Al ₂ O ₃ 1.73%

CaF₂ 9,96%CaF ₂ 9.96%

MnO 21,36%MnO 21.36%

MgO 3,68%MgO 3.68%

TiO₂ 3,07%TiO ₂ 3.07%

Beim Mischen dieser Bestandteile wird Wasserglas mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,4 in einer Menge von 20 cm³ pro 100 g Mischung zugegeben. Anschließend wird geknetet.When mixing these ingredients, water glass with a specific gravity of about 1.4 is added in an amount of 20 cm ³ per 100 g of mixture. Then it is kneaded.

Die Stahlhülle wird aus weichem Stahl folgender Zusammensetzung hergestellt:The steel shell is made of mild steel of the following composition:

C 0,10%C 0.10%

Mn 0,36%Mn 0.36%

S 0,020%S 0.020%

SiO 0,21%SiO 0.21%

P 0,016%P 0.016%

Bei der abgewandelten Ausführungsform der Aufbrauchhülse gemäß Fig. Ib ist eine rohrförmige Stahlhülle 1' vorgesehen, die mit der Hülle 1 gemäß Fig. lain bezug auf Zusammensetzung, Form und Gestalt identisch ist. Auf die Außenfläche der Hülle Γ ist schraubenförmig eine Flußmittelschicht aufgebracht, die mehrere einstückig miteinander verbundene, feste Flußmittelummantelungen 2' bildet. Die einzelnen Windungen 2' besitzen eine im wesentlichenIn the modified embodiment of the use-up sleeve according to FIG. 1b, it is tubular Steel shell 1 'provided with the shell 1 according to FIG. Lain in terms of composition, shape and Shape is identical. A flux layer is applied helically to the outer surface of the casing Γ, which forms a plurality of solid flux coatings 2 'connected to one another in one piece. the individual turns 2 'have a substantially

ίο ringförmige Gestalt mit schräg abgeschnittenen, einander gegenüberliegenden Enden 3', 4'. Wie Fig. Ib zu entnehmen, sind die oberen Enden 3' nach unten geneigt, während die unteren Enden 4' nach oben geneigt sind. Die Werte hinsichtlich der Länge /' der nicht ummantelten Abschnitte sowie Dicke/' und Länge L' der Flußmittelummantelungen Tl liegen innerhalb der vorgenannten Bereiche, wobei auch die Zusammensetzung der Flußmittelummantelungen 2' derjenigen gemäß F i g. 1 a entspricht.ίο annular shape with obliquely cut, opposite ends 3 ', 4'. As can be seen from Fig. Ib, the upper ends 3 'are inclined downwards, while the lower ends 4' are inclined upwards. The values in terms of length / 'of the non-coated portions, and thickness /' and length L 'of the Flußmittelummantelungen Tl are within the aforementioned ranges, wherein the composition of the Flußmittelummantelungen 2' that in accordance with F i g. 1 a corresponds.

»o Aus den genannten Flußmitteln und Hüllen wurden in der beschriebenen Weise mehrere Proben hergestellt; die hiermit beim Elektro-Schlacke-Schweißen gewonnenen Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich.»O Several samples were produced from the fluxes and casings mentioned in the manner described; the results obtained in this way for electro-slag welding are from the following table evident.

Tabel

Nr.No.

Hülsenaußendurchmesser X Innendurchmesser (mm)Sleeve outside diameter X inside diameter (mm)

Flußmittelschichtdicke (mm) Flux layer thickness (mm)

Flußmittelform und -gestalt Flux shape and shape

Flußmittellänge (mm) Flux length (mm)

Abstand zwischen benachbarten Flußmittelummantelungen (mm) Distance between adjacent flux jackets (mm)

SchweißbedingungenWelding conditions

Werkslückart Work gap type

Werkstückdicke (mm) Workpiece thickness (mm)

Schweißlänge (mm) Welding length (mm)

Rillenbreite (mm) Groove width (mm)

Schweißspannung (V) Welding voltage (V)

Schweißstrom (A) Welding current (A)

Schweißgeschwindigkeit (mm/Min.) Welding speed (mm / min.)

Eigenschaften des niedergeschlagenen SchweißmetallsProperties of the deposited weld metal

Zugfestigkeit (kp/min*) Tensile strength (kp / min *)

Dehnung (%) Strain (%)

Kerbschlagzähigkeit (kpm, 2 V, 0⁰C)Notched impact strength (kpm, 2 V, 0 ⁰ C)

8x38x3

3,8
zylindrisch 3.8
cylindrical

3030th

5050

SS 41SS 41

12
130012th
1300

16,516.5

38
36038
360

3838

5151

2828

8/128/12

8x38x3

5,1
zylindrisch 5.1
cylindrical

2020th

6060

SM 41ASM 41A

1919th

21002100

20,020.0

3939

380380

2929

5454

2929

7,5/137.5 / 13

10 χ 3
3,8
hexagonal
2510 χ 3
3.8
hexagonal
25th

4545

SM 41ASM 41A

19
90019th
900

18,018.0

39
45039
450

5454

2727

9/119/11

12 X 412 X 4

2,6
zylindrisch 2.6
cylindrical

NK-DNK-D

20 360020th 3600

18,018.0

41
710 41
710

15/1715/17

8x38x3

5,6
zylindrisch 5.6
cylindrical

9292

8787

SM-50ASM-50A

2525th

13001300

20,020.0

4141

390390

3333

6161

2525th

13/1513/15

12 χ 412 χ 4

4,3
zylindrisch 4.3
cylindrical

SM 5OCSM 5OC

20502050

640640

2727

11/1611/16

Wie den Schweißergebnissen der Tabelle zu ent- schweißt werden, was bisher große Schwierigkeiten nehmen, können mittels der beschriebenen Hülsen 55 bereitete. Außerdem ist es möglich, Schweißmaterial relativ dünne Werkstücke mit einer Dicke von 9 bis einzusparen, die Schweißzeit zu verkürzen und eine 16 mm in relativ langen Schweißlangen von 1,2 bis größere Zuverlässigkeit beim Schweißen zu erzielen. 3 m im Wege des Elektro-Schlacke-Schweißens ge-How to detach the welding results in the table has caused great difficulties so far take can prepared by means of the sleeves 55 described. It is also possible to use welding material to save relatively thin workpieces with a thickness of 9 to, to shorten the welding time and one 16 mm in relatively long weld lengths from 1.2 to greater reliability in welding. 3 m by way of electro-slag welding

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

509 631/274509 631/274

Claims

Patent claims:

1. Consumption sleeve for electro-slag welding with a tubular steel sleeve and arranged on it at certain intervals. annular solid flux jackets, thereby characterized in that the annular flux jackets (2, 2 ') by means of a sticky binder contained in the flux firmly to the outer surface of the steel shell (1) connected, at distances of no more than 100 mm in the longitudinal direction of the steel shell (1, Γ) from each other are arranged, have a length of at most 200 mm, a thickness of at least 2.6 mm and mutually oppositely inclined end surfaces (3, 4, 3 ', 4') are provided.

2. Sleeve according to claim 1, characterized in that the two end faces (3, 4) of each ring (2) are frustoconical. ao

3. A sleeve according to claim 1, characterized in that the rings formed from the solid Flußmittelummantelung (2 ') on the outer surface of the steel envelope (V) extend helically.

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